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Automatización Industrial

Resumen
El principio básico de automatizar es que el hombre no intervenga en un proceso sistemático real, y si lo hace deberá ser lo menos posible, a medida de que esto se lleve a cabo, el proceso o actividad logrará su automatización, cabe señalar que el proceso de automatizar depende de ciertas actividades metódicas previamente programadas ordenadamente y que pueden ser repetitivas mediante ciclos. Existen algunos factores que impulsan la automatización de una planta como: las perspectivas de ampliación del mercado por medio de la reducción de costos y precios, el mayor costo de la mano de obra, el incremento del número de competidores, etc. Pero por otro lado también hay factores que obstaculizan la automatización: un mercado potencial actualmente inadecuado para absorber el aumento en la producción, la considerable inversión necesaria de capital que se debe absorber, pero ningún dispositivo que ha sido inventado es capaz de competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas, tampoco el oído humano. Cualquier ser humano puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo automático.

Introducción
Dentro del campo de la producción industrial, desde los inicios de la era industrial hasta la actualidad, la automatización ha pasado de ser una herramienta de trabajo deseable a una herramienta indispensable para competir en el mercado globalizado. Ningún empresario puede omitir la automatización de sus procesos para aumentar la calidad de sus productos, reducir los tiempos de producción, realizar tareas complejas, reducir los desperdicios o las piezas mal fabricadas y especialmente aumentar la rentabilidad.
El control automático de procesos es una de las disciplinas que se ha desarrollado a una velocidad vertiginosa, dando las bases a lo que hoy algunos autores llaman la segunda revolución industrial. El uso intensivo de las técnicas del control automático de procesos tiene como origen la evolución y tecnificación de las tecnologías de medición y control aplicadas al ambiente industrial.
Su estudio y aplicación ha contribuido al reconocimiento universal de sus ventajas y beneficios asociados al ámbito industrial, que es donde tiene una de sus mayores aplicaciones debido a la necesidad de controlar un gran número de variables, sumado esto a la creciente complejidad de los sistemas. El control automático de procesos se usa fundamentalmente porque reduce el costo asociado a la generación de bienes y servicios, incrementa la calidad y volúmenes de producción de una planta industrial entre otros beneficios asociados con su aplicación.
La eliminación de errores y un aumento en la seguridad de los procesos es otra contribución del uso y aplicación de esta técnica de control. En este punto es importante destacar que anterior a la aplicación masiva de las técnicas de control automático en la industria, era el hombre el que aplicaba sus capacidades de cálculo e incluso su fuerza física para la ejecución del control de un proceso o máquina asociada a la producción. En la actualidad, gracias al desarrollo y aplicación de las técnicas modernas de control, un gran número de tareas y cálculos asociados a la manipulación de las variables ha sido delegado a computadoras, controladores y accionamientos especializados para el logro de los requerimientos del sistema.

1. Antecedentes
Desde la prehistoria, el hombre intentó mecanizar sus actividades. No es casualidad que la rueda, molinos movidos por la fuerza del viento o animal y las ruedas de agua fueron inventados. Estos inventos han demostrado los primeros intentos del hombre para ahorrar esfuerzo para llevar a cabo su trabajo incluso antes de la automatización industrial.
El término automatización industrial comenzó a ganar protagonismo en la sociedad en la segunda mitad del siglo XVIII, en Inglaterra. Fue en ese momento que los sistemas de producción artesanal y agrario comenzaron a girar en industrial, así como la aparición de los primeros equipos mecánicos para ayudar el trabajo de producción. Se desarrollaron los primeros dispositivos simples y semiautomáticos, sin embargo, sólo a principios del siglo XX se convirtió en sistemas totalmente automáticos. La necesidad de aumentar la producción y productividad ha significado que había varias series de innovaciones tecnológicas en este sentido:
• Máquinas con capacidad para producir más rápidamente y con precisión, en comparación con el trabajo hecho a mano;
• El uso de vapor como fuente de energía, sustitución de la energía muscular (Manual) e hidráulica. Fue aproximadamente en el año 1788 que James Watt creó lo que puede ser considerado uno de los primeros sistemas con control de retroalimentación.
Era un dispositivo de regulación de flujo de vapor en las máquinas. Alrededor de 1870, la energía eléctrica comenzó a introducirse. Inicialmente, estimulado las industrias como el acero, Química y máquina herramienta.

2. Automatización
La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.
El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia y luego se cargaban en el robot inicia en automatización de los procesos de fabricación. Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.
Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá.
En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. Se refleja el hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensórica, los cuales permitirán tareas más sofisticadas como el ensamble de materiales.
Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial.
Hay tres clases muy amplias de automatización industrial: automatización fija, automatización programable, y automatización flexible.
La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado.
La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a la variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).
Por su parte la automatización flexible es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y de la automatización programada.
Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.
De los tres tipos de automatización, la robótica coincide más estrechamente con la automatización programable.
2.1. PLC (Controlador Lógico Programable)
El PLC es un dispositivo de estado sólido, diseñado para controlar procesos secuenciales (una etapa después de la otra) que se ejecutan en un ambiente industrial. Es decir, que van asociados a la maquinaria que desarrolla procesos de producción y controlan su trabajo.
Como puedes deducir de la definición, el PLC es un sistema, porque contiene todo lo necesario para operar, y es industrial, por tener todos los registros necesarios para operar en los ambientes hostiles que se encuentran en la industria.
Un PLC realiza, entre otras, las siguientes funciones:
• Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.
• Tomar decisiones en base a criterios pre-programados.
• Almacenar datos en la memoria.
• Generar ciclos de tiempo.
• Realizar cálculos matemáticos.
• Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales.
• Comunicarse con otros sistemas externos.
Los PLC se distinguen de otros controladores automáticos, en que pueden ser programados para controlar cualquier tipo de máquina, a diferencia de otros controladores (como por ejemplo un programador o control de la llama de una caldera) que, solamente, pueden controlar un tipo específico de aparato.

Además de poder ser programados, son automáticos, es decir son aparatos que comparan las señales emitidas por la máquina controlada y toman decisiones en base a las instrucciones programadas, para mantener estable la operación de dicha máquina.
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3. Ventajas
3.1. Precisión
Debido a las especificaciones de manufactura precisas, la automatización mejora el control de calidad ya que los productos se fabrican mediante la repetición ofrecida por las máquinas. Los tiempos muertos son reducidos porque se producen menos interrupciones que en una línea de producción manual. Los robots están programados para realizar varias tareas en una línea de ensamble, cambiando de tarea según lo que sea necesario en el momento.
3.2. Manufactura Optimizada
La manufactura optimizada es un proceso de producción automatizada que logra mayor eficiencia al usar robots industriales. Los tiempos de producción son reducidos. En lugar de tener un gran inventario de materiales a mano, la empresa reduce estos niveles con un sistema "justo a tiempo". El ahorro en tiempo y en inventarios reduce el costo de los bienes de forma significativa y permite mayor flexibilidad a la hora de realizar cambios en la línea. Como los robots están programados para trabajar de forma eficiente y ahorrar tiempo y materiales éstos añaden confiabilidad al proceso de manufactura. El cambio de herramientas o reprogramación de las máquinas añade flexibilidad al proceso de manufactura. Todos estos ahorros se reflejan en mayores ganancias.

4. Desventajas
4.1. Costos
El costo inicial de cambiar de un sistema de línea de producción humana a uno automatizado es enorme. Existe una inversión sustancial en investigación y desarrollo antes de poder comprar los robots. Algunos analistas financieros sienten que las sumas desembolsadas en robótica se pueden aprovechar mejor al capacitar empleados. Para mantener la producción, un fabricante continúa utilizando el método antiguo mientras introduce el nuevo método automatizado. Los empleados necesitan de capacitación especial para usar el nuevo equipamiento. Dependiendo del trabajador, la capacitación puede llevar demasiado tiempo y ser difícil.
4.2. Desempleo
En la medida en que más empresas usan robots, cada vez necesitan menos personas. El incremento de la productividad mediante el uso de robots se traduce en menos trabajadores. Los robots pueden realizar muchas tareas en la manufactura, desde instalar partes en una línea de ensamblado de automóviles hasta remover objetos de estantes dentro de cajas.

Conclusión
La implementación de sistemas de control y adquisición de datos va a permitir la estandarización de procesos en las empresas, cumplir exigencias de calidad, optimizando tiempos y costos. Adicionalmente, se tienen ventajas como la generación de reportes, registro de datos, manejos de formulaciones, control de inventarios, reducción de duplicidad de información, constituyéndose en la oportunidad de replantear los procesos de la organización y obteniendo como beneficio la agilidad en la toma de decisiones a todos los niveles.

Reflexión
La automatización aún no está en un estado totalmente maduro, quedan muchas cosas por mejorar y muchas por resolver, mejorar la productividad, acelerar los procesos, aligerar la carga del trabajador, simplificar el proceso productivo, realizar tareas que manualmente seria imposibles desempeñar.
Para ello es imprescindible proponerse desafíos tales como: dominar procesos cada vez más complejos, tener en cuenta más señales del sistema, tener en cuenta más datos de otros procesos (circunvecinos), optimizar procesos empresariales, optimizar procesos logísticos, optimizar procesos económicos, aumentar la confiabilidad del sistema, aumentar la seguridad del sistema.

Referencias
Román, A. (2010). Automatización Industrial. septiembre 25, 2014, de Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Sitio web: http://www.avid-romangonzalez.com/Teaching/AUTOMATIZACION_INDUSTRIAL.pdf
Ruedas, C. (2008). Automatización Industrial: Áreas de Aplicación para Ingeniería. septiembre 25, 2014, de Universidad Rafael Landívar Sitio web: http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_10_MEC01.pdf
López, D. (2009). Introducción a la automatización. septiembre 25, 2014, de Universidad de Huelva Sitio web: http://www.uhu.es/diego.lopez/AI/auto_trans-tema1.pdf
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